青山省级地质公园岩溶地貌成因分析及保护开发

赵伟河，张中欣，熊玉强耿令朋，毛小妮 （中化地质矿山地质总局山东地质勘查院，山东 济南 250013）

青山省级地质公园面积2.43m2，位于济宁市嘉祥县，属纸坊镇管辖。北距嘉祥县城8km，南距纸坊镇2.25km，省道S252从公园东面约0.5km处通过，曲阜机场至公园仅需15min，交通非常方便。该地质公园内出露岩石主要为九龙群碳酸盐岩，夏季炎热且降水集中、降水量大，具备岩溶发育的物质基础，通过构造断裂、裂隙、节理、岩层层面等的连接沟通以及后期的构造抬升等，形成了以水平溶洞落水洞、地表岩溶地貌落水洞等为特色的岩溶地貌景观。岩溶地貌景观系统形成时间长、形成机理复杂，且一旦破坏很难恢复再生，往往呈现 “环境容量低、承载力低和自然灾害承受力低”的特点［1］。因此，必须采取相应措施来保护岩溶地貌，使其得到长期、持续有效的开发利用。

1 岩溶地貌成因分析

岩溶地貌景观的的形成必须要满足以下基本条件［2］：可溶性岩石；可溶岩能提供水渗透和运移空间；具有溶蚀能力的水流；水流必须具有流动性。其中，可溶性岩石主要受地质地貌控制，可溶岩的空间受构造控制，水流及流动性主要反映在水的溶蚀能力方面。

1.1 水的溶蚀

水的溶蚀力受水的化学成分、温度、压力、流动性及流量等因素的影响。该地质公园四季分明，夏季炎热潮湿，降水集中，地表水充沛，处于游离状态的CO2大量存在。地下水的流动性主要受两方面因素的影响，一方面取决于岩石的透水性，另一方面取决于降水量，即气候湿热地区，降水量大，地表水、地下水丰富，有较高的溶蚀能力。夏季大气降水和部分地表流水通过溶孔、溶隙渗入地下垂直溶蚀，从而形成各种大小不同的垂直性溶隙、管道和洞穴。

1.2 地质地貌

寒武－奥陶纪九龙群是园区内出露最广泛的地层，其岩性总体上为一套以灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩组合，与下伏长清群整合接触。自下而上依次划分为张夏组、崮山组、炒米店组和三山子组。对三山子组地层而言，根据岩性组合可将其分为a、b、c 3段，其中溶洞主要发育在三山子组b段，以浅紫灰色、黄灰色、灰色中厚层糖粒状细晶白云岩为主，夹浅灰色小竹叶状白云岩，底部为具红色氧化圈的小竹叶状白云岩，厚度26.38m，孔洞结构十分发育。

1.3 构造

该地质公园所处区域以断裂构造为主。岩溶发育程度一般与岩性有关，但构造控制岩溶发育程度和方向。一般在断裂带处岩溶裂隙较发育，在岩性相同条件下，距离断层较近的岩溶较发育，远离断层则减弱，这主要是岩石受力破碎为地下水运动和岩溶发育创造了有利条件。例如，当有隔水层的阻挡时，地下水常沿岩层层面流动，从而发生近于水平方向的溶蚀。在断层发育的地方，尤其是张性断裂发育部位，其结构松散、空隙大，有利于发生岩溶作用，因而常常发育溶洞。

2 岩溶地貌景观类型

2.1 地表岩溶形态

地表岩溶形态主要是落水洞，其位于青山断裂附近，直径约为12m，深度约4.5m，主要岩性为奥陶纪三山子组b段灰色厚层糖粒状细晶白云岩。落水洞是地面通往地下较深处的洞穴，其垂向主要受构造断裂、裂隙、节理和岩层层面控制，呈垂直、倾斜或阶梯状形态；洞底常与地下水平溶洞、地下暗河或大断裂、裂隙相沟通，以吸纳、排泄地表水为主，形成于地下水系垂直较好、循环流畅的潜水面之上，是地表水流入地下在地表面形成的与漏斗形态相似的溶洞。由于落水洞常沿构造线、裂隙和顺岩层展布方向呈线状或带状分布，因此是判明暗河方向的标志之一。

落水洞形成初始阶段以垂直裂隙溶蚀为主，当孔洞规模扩大到一定程度并遇到强烈降雨时，大量地表流水集于洞中进入地下河道，能量巨大的洪水携带大量泥沙石砾不断对洞壁四周进行冲刷磨蚀，致使洞体规模迅速扩大。此外，物理风化作用、植物风化作用和地震同样可以引起岩体崩塌，使落水洞规模不断扩大。在形成的晚期阶段，溶洞发育并不完全垂直向下贯通，而是像阶梯一样逐级下降，在断裂、节理发育的情况下，水会顺着岩层倾斜和断裂发育的方向流动，通过溶蚀和冲刷磨蚀，形成落水洞曲折回环的形态。落水洞扩大后，地面上会出现盆状洼地，叫做“漏斗”等 （见图1）。由于落水洞附近塌陷十分明显，被遗弃的古河道形迹保存完好，记载着公园区地质地貌演化的历史，因而具有重要的科普及旅游观光价值。

图1 落水洞的 “漏斗”

2.2 地下洞穴系统

地下洞穴系统属于水平溶洞，其主要代表是神游洞。神游洞位于青山半山腰、青山寺附近，是一处天然形成的水平溶洞，洞口呈圆柱形，高约1.8m，宽约1.1m，发育在奥陶纪三山子组b段糖粒状白云岩中，主要受马村－大山头断裂控制，是地下水在水平运动循环中不断扩大水流通道或地下水储存空间，经过漫长地质岁月，在岩层中形成各种形态的洞穴。后来，由于构造运动地壳抬升，洞穴脱离地下水面而高悬于山坡上，是新构造间歇抬升的重要标志。神游洞蜿蜒崎岖，整个洞分上下两层，每层水平溶洞的高度可以代表当时地下水的变化。上层洞与下层洞间隔在5～7m左右，上洞高约3～6m，延伸约10余米；下洞深奥幽长延伸约30余米，洞壁有较多凹痕，潮湿润滑。洞体曲折弯转，高低不平，总体向西延伸。

3 影响岩溶地貌景观的相关因素

溶洞在开发之前，洞内封闭性较好，具有冬暖夏凉的特点，内部温度变化不明显，且常年变化较小。但随着溶洞旅游开发，溶洞内部照明设施的建设，会提升溶洞的温度。此外，每天有数百人、甚至数千人在洞内陆续逗留1～2h，产生大量热量，这也是溶洞内的温度升高的重要原因［3］。随着洞内温度升高，导致大量水分蒸发，溶洞湿度会降低，从而造成小形态溶岩景观脱水干裂剥落、表面出现白色钙末的现象，最终会严重影响溶洞的天然景观［4］。

4 岩溶地貌景观保护对策

4.1 科学规划旅游资源

溶洞资源具有观赏性，只有科学合理的利用才能发挥其应有价值。应坚决杜绝先开发后评价和规划、边开发边规划以及先开发或发展后保护等行为，规划要做到系统全面，施工设计要合理切实可行。因此，必须聘请有关洞穴专业技术人员参与规划过程，从而提高科学管理水平。

4.2 加强岩溶洞穴景观的保护

1）确定合理的游客流量 根据影响溶洞环境承载力的相关指标，如观测游客人数变化和溶洞O2、CO2、温度、湿度等变化情况，找到每日游客人数的上限，从而确定合理的游客流量。

2）使用合理光源 溶洞内避免使用白炽灯，应选用发热率较低的冷光源，使其对洞内温度影响降到最低限度。

3）加强媒介宣传 通过各种媒介进行溶洞生态环境保护知识的普及和宣传，如在游客游览溶洞前免费放映溶洞环境教育音像资料，介绍溶洞成因、历史演变以及人类旅游活动对溶洞生态环境、景观的影响。同时，对溶洞内重要景观应科学命名并标注通俗、醒目的解说牌。此外，严禁在溶洞内人为制造景观。

4）注重破损景观的修复 对有破裂或折断岩溶景观，可以采用水泥进行修补、加固；对风化剥落破损的景观，应清除破损面风化层，采用与景观颜色一致的染料添入白色水泥进行加厚复原，涂于修补的部位［5］。此外，对典型珍奇的造型，可以用栏杆隔开，以免游人破坏。

5 结语

岩溶地貌景观具有形成时间长、形成机理复杂、生态环境脆弱且破坏后很难恢复的特点。对青山省级地质公园的岩溶地貌成因和景观类型进行了详尽阐述，分析了影响岩溶地貌景观的相关因素，制定了岩溶地貌景观保护对策，以便为该地质公园岩溶地貌景观的开发利用提供参考。

［1］雷家驹 .贵州喀斯特地区旅游资源开发与生态环境建设 ［J］.贵州财经学院学报，2000（2）：40－44.

［2］朱其光，朱德浩 .洞穴医疗及柳州响水岩洞穴医疗研究 ［J］.中国岩溶，1998，17（3）：269－277.

［3］汪训一，杨日英 .旅游洞穴环境的变异与保护之研究 ［J］.中国岩溶，1998，17（3）：245－250.

［4］胡希军，马永俊，朱丽东，等 .旅游活动对溶洞环境、景观的影响及保护对策 ［J］.浙江师范大学学报 （自然科学版），2005（1）：77－79.

［5］朱文孝，李 坡 .旅游洞穴次生CaCO3沉积景观风化剥蚀、变色机理及其改善与保护 ［J］.贵州科学，2000，18（1－2）：134－138.